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S在客运索道直流调速系统
浅谈PQF
谐波治理上的应用
安徽九华山旅游发展股份有限公司天台索道分公司 吴跃辉
摘要:本文介绍索道直流调速过程中谐波产生的机理,分析了谐波干扰途
径及谐波干扰的危害,提出针对性使用快速响应的有源动态滤波器谐波治理模式,
并通过选用ABB公司生产的并联型混合有源动态滤波装置PQFS在九华山天台索
道上的应用案例,证明PQFS能够有效的解决直流调速过程中快速变化的谐波问
题。
关键词:直流调速谐波治理有源动态滤波(PQFS)
一、引言
由晶闸管构成的传统的相控桥式整流电路不仅可以实现交流电能到直流电能的转
换,而且通过适当地控制可以实现由直流电能到交流电能的变换。在过去的数十年里,
为满足不同的工业应用场合,相控桥式电路已经起到了不可或缺的作用。晶闸管相控
整流电路,通过控制触发角a的大小即控制触发脉冲起始相位来控制输出电压大小。
由于晶闸管相控整流控制相对简单,运行可靠,所以在很多要求直流调压的地方仍然
采用这种方式,比如客运索道直流调速系统。
直流调速系统具有在很大的范围内平滑、平稳的调速性能,过载能力大,能承受
频繁的冲击负载,可实现频繁地无级快速起制动和反围等优点,在索道、轨道、通讯、
塑胶等行业应用广泛,但其在以晶闸管为整流与逆变器件的调速中产生大量谐波,而
且谐波呈现动态的变化,处理起来一直是一大难题。先进的有源动态滤波器采用快速
响应的无静差控制系统,跟踪速度控制在lOms以内,是治理直流调速系统谐波的完
美方案。
中国索道协会论文集
二、直流调速系统谐波产生机理
1.晶闸管.电动机调速系统工作原理
客运索道的直流调速系统采用晶闸管相控整流电路。图1是晶闸管·电动机调速系
单向导通性,直流电机由电动状态运行到发电制动状态不可能通过一组相控整流器完
成,为了获得制动性的电磁转矩,实现直流电机的正转与反转,调速电源主电路由反
并联的三相可控硅整流桥构成,因此可以实现电动与制动发电模式的转变。
图1 晶闸管.电动机调速系统结构原理图
索道系统需要直流电机既能正转,又能反转,而且需要快速地起动和制动,这就
需要电力拖动系统具有四象限运行的特性,即需要可逆的调速系统。
可控硅晶闸管整流与逆变时,电机呈感性,因此相当于电流源型三相整流与逆变
器,会产生大量动态变化的6脉波。在电流调节与速度调节过程中,整流时相当于阻
感负载,逆变时相当于电流源型逆变过程。a为晶闸管的触发角,U2为相电压有效值,
三相晶闸管整流/逆变时,直流侧电压满足如下:
(1)当a600时,直流电压平均值为:
%2三乓。疆%sh缓d(倒)=2.34v:[1+cos(考+a。]
3
(2)调速系统正桥晶闸管整流器工作时,直流电机正转,平均输出电流:
中国索道协会论文集 一283—
』=孙
Jfar=%, 一卫
(3)当直流电机处于反转状态,正桥的晶闸管整流器由于单向导电性而不工作,
反桥晶闸管整流器工作,直流电机反转时的感应电动势E为负。其值应大于变流电路
直流侧的平均电压Ud,晶闸管的控制角art/2时作制动发电,此时的直流侧电流的平
均值为:
和旧可%
(4)带阻感负载的三相桥式整流电路忽略换相过程和电流脉动时,设交流侧电抗
为零,直流电抗L为足够大,此时,电流为正负半周各120。的方波,三相电流波形相
同,且依次相差1200,其有效值与直流电流的关系为
厅
k忒芎Id
(5)同样可将电流波形分解为傅立叶级数,以a相电流(瞬时值)为例,将电流
负、正两半波的中点作为时间零点,则有:
j4=压,lsin既+∑(-1)丘
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